山东省发展LNG清洁能源应同步重视其冷能回收利用

          张长峰

2023年7月25日，周乃翔省长在省政协召开的专题情况通报会《关于全省上半年经济形势和下半年经济工作重点的专题报告》中指出我省要加快能源转型和绿色低碳发展，要大力发展类似核电、风电、太阳能光伏等产业。

液化天然气（Liquefied Natural Gas, LNG）作为天然气的一种产品形态，是气态天然气经过脱酸、脱水处理，通过低温工艺冷冻液化而成的低温（-162℃）液体混合物，同时蕴含热能和冷能。LNG主要成分是甲烷，无色、无味、无毒且无腐蚀性，被全球公认为最干净清洁能源之一，并可规模化配送到终端，成为世界各国重要的战略储备能源。近日，山东省住房和城乡建设厅、山东省自然资源厅、山东省交通运输厅联合印发《山东省高速公路服务区LNG加气站规划(2023-2030年)》的通知，要加快规划建设新型能源体系，满足高速公路车辆LNG加气需求，至2025年，规划建设41座LNG加气站。根据规划，近期(至2025年)，规划高速公路LNG 载货汽车占比达11%，车用LNG量增加到4亿m³，替代油量36.2 万吨，减少各类污染物排放量39.6万吨;规划建设17对LNG加气站、7座单区LNG 加气站，共计41座，平均间距约100km，期末规划服务车辆5.4万辆，每站加气服务200辆车。其中，近期规划建成LNG加气站41座，2023-2024年规划建设21座，2024-2025年规划建设20座。远期(至2030年)规划高速公路LNG载货汽车占比达15%，车用LNG量增加到7.5亿m³，替代油量67.34万吨，减少各类污染物排放量73.7万吨;规划建设29对LNG加气站，共计58座，平均间距约67km，期末规划服务车辆6.8万辆，每站加气服务200 辆车。

LNG在提供热能使用时，必须进行气化操作，而重新升温转换为气态过程中释放的冷量（包括LNG气化潜热和气态天然气从存储温度复温到环境温度的显热），通常在天然气气化器中随海水或空气被舍弃了，造成了能源的浪费。另外，LNG在运输、存储等环节产生的大量蒸发气需要放空以保证槽车上路安全。由于目前尚无安全有效的槽车放空气回收技术，使得LNG携带的冷能白白地浪费掉，而且对环境造成冷污染和安全隐患。为此，通过研发回收技术利用LNG冷量，可以达到节省能源、提高经济效益的目的。同时，通过跨行业融合集成创新LNG冷能利用高新技术并产业化应用，对于农产品冷链物流行业整体技术进步具有引领带动意义。

冷链物流对冷能需求量大，现有终端能源品种中，除电力可实现冷能转换外，管道天然气、汽柴油、煤炭、生物质燃料等只能提供热能，太阳能、风能等新能源远不能支撑冷链物流所需冷能。据了解，日本是较早开展LNG冷能利用的国家之一，利用LNG冷能发电至今已经超过30年；在神奈川县根岸建成LNG终端金枪鱼超低温冷库，投产运行良好，为LNG冷能应用于冷库建设提供了优秀范例。目前，我国LNG接收站和大型水产冷库基本都设在港口附近，这方便远洋捕获鱼类的冷冻加工，同时回收LNG冷能为冷库提供冷源也比较容易实现。2017年以来，国家鼓励发展LNG罐式集装箱多式联运，推动建立从境内外液源地直达终端“一罐到底”液态供应系统。LNG罐式集装箱宜运宜储，市场配置不受管网限制可达任何区域，在快速形成供热能力的同时可将其蕴含冷能直供终端，从根本上消除了冷链物流利用LNG冷能的地理空间限制。

目前，我国冷链物流利用LNG冷能现处在探索发展阶段，对LNG冷能利用认知度较低，主要存在以下问题：

一是冷能利用效率低。由于我国在LNG冷能利用方面起步较晚的客观原因，目前在该领域仍然未有过多的成熟先进技术，即使有少数投入实际生产的单元冷能利用工艺，仍存在冷能利用效率低，㶲损大的现象，致使LNG所携带的大部分冷能没有得到合理利用。梯级冷能利用工艺虽然已经被提出，但由于没有对其进行深入理论分析与合理的工艺设计，其仍然未能够从根本上解决LNG冷能利用效率不高等问题。尽管目前利用技术研发有一定成果，但在LNG冷量采集方式与采集地点、热交换方式与装备最优设计、制冷剂与载冷剂优化选配、LNG冷能利用与冷库设备对接、以及试验测试条件等方面，亟待形成有利于产业化应用的技术路线和标准规范。

二是经济效益前景不明确。经济上有帐可算是利用LNG冷能的市场推广基础。LNG冷能利用成本与电力制冷成本比对是否具有优势，冷能利用设备及改造投入回收期是否经济合理，冷能利用替代量的经济平衡点是多少等，目前这些经济性方面的问题尚无确定性说法。冷链物流企业更多看重冷能利用的装备投入承受力和实际经济效益，如果无法取得与电力制冷的成本比较优势，LNG冷能利用将难以产业化推进。

三是资源整合度不高。目前，我国LNG冷能利用项目大部分是接收站以外的其它公司投资建设，与LNG接收站投资主体不同，导致接收站运行和冷能利用项目运行不衔接、不协调的问题。同时，国内由于目前电和天然气的定价机制：LNG气化后的售价是按成本加利润上报国家发改委审批而定，接收站不用冷能不影响其经济效益。所以LNG接收站业主把注意力集中在保障上百亿投资项目的稳定和安全运行上，担心冷能利用“副业”对主业（气化供应）有干扰。这极大地限制了大部分LNG冷能的利用。

四是存在一定的安全风险。LNG属于2.1类危险品，许多制冷剂也是危险源，LNG冷能利用的安全性是重中之重。尽管石化行业和制冷行业具有丰富可靠的安全措施与经验，但两种危险源叠加在一起仍将增大安全运行难度。在国家加强安全生产监管大背景下，如何确保冷能利用技术装备及运行管理的安全性，关系到能否成功推进产业化应用。

为突破冷链物流利用LNG冷能瓶颈，通过大力开发LNG冷能产业化利用技术，为农产品加工和“产地冷链”等提供区域性、系统性、低成本综合用能解决方案，建议：

一、充分研讨论证，制定行业发展政策

扩大冷能供给，降低能源成本，是冷链物流发展新旧动能转换的重要举措。LNG冷能利用技术性强，涉及方面多，安全性要求高，作为新冷源供给模式能否成功建立面临许多不确定因素。建议我省相关部门开展可行性论证，如邀请专家学者专题研讨、召开不同类型专题论证会、开展相关软课题研究等，对技术性、经济性、安全性等难点问题形成解决方案，作为行业共同行动的决策依据。在各方面达成可行性共识基础上，启动推进工作，营造推进氛围，形成上下游推进合力，及时向相关政府部门汇报，研究制定相关鼓励扶持政策。

二、搭建创新平台

目前相关研发资源分散，上下游衔接不畅，建议在充分利用省内外相关单位已建立资源平台、研究系统和科研团队的同时，搭建产学研跨行业集成创新平台，聚焦冷链物流应用研发，加强科技信息共享，促进学科交叉融合，合理配置和高效利用研发资源。建议由研究机构牵头，组织天然气与制冷行业的相关技术装备研发单位，组成冷能利用技术集成创新联合体，尽早在技术路线和相关规范标准方面实现突破，在资源方面形成冷能利用保障机制，组织农产品冷链物流利用LNG冷能软课题研究。

三、加强技术攻关

建议我省高度重视LNG冷能回收利用问题，特别是加大这方面的技术与配套装备的研发应用工作。例如，可以将中小型LNG释放气体时所产生的废冷应用于冷链物流领域，无论是对于冷链物流的发展，还是节能减排都有着十分重要的意义。笔者所在的团队正在开展基于LNG冷回收的陆海联运绿色保鲜设备及品质控制技术，研制节能环保、智能高效的LNG冷回收的快速冻结、冷藏装置，配套水产品保鲜工艺；研制基于LNG冷回收蓄冷密度大、流通性好的流态制冰设备，并开展规模化示范应用；研究基于LNG气化站的高效蓄冷、释冷技术及配套装备，建立单元式移动式能源站，针对不同的冷链模式及用途，开展多温区高效蓄冷技术研究与应用；针对现有食品冻干设备造价高、利用率低、时间长等问题，充分利用LNG释放的高品位冷能优势，开发LNG冷回收食品冻干设备等。

四、选点试验示范

未来可选择的试点示范场景包括：一是冷热源同时需要的冷链企业；二是冷链企业需要冷源，周边企业需要热源；三是与燃气企业合作，为冷链企业提供冷源，LNG气化后输入燃气管道；四是在燃气企业气化站完成冷量采集蓄冷，供应冷链企业需要等。实现冷链物流利用LNG冷能产业化，是一个比较长期的过程，不可能一蹴而就。当前无论采用何种冷能利用技术，都要面对LNG供冷相对不连续客观现实。因此在冷链物流冷能供给体系中，LNG冷能利用应当定位在补充冷源，即电力供冷之外的“第二冷源”。面向现有单体冷库和冷库集群，屠宰、加工、冷藏等冷链业务集中地，以及现有LNG接收站和气化站，提供电力制冷与LNG冷能利用双冷源供给、LNG热电冷三联供分布式能源、以及采集LNG冷量蓄冷等技术与装备解决方案，促进冷链企业通过高新技术应用和技术改造降低能源成本。

张长峰，1976年8月出生，湖北五峰人，土家族；博士、教授、国务院特殊津贴专家、山东省政府特殊津贴专家；山东省政协委员、民盟山东省委委员。国家农产品现代物流工程技术研究中心（山东省商业集团有限公司）科技研发部部长、重点实验室（山东商业职业技术学院）主任。科技部、山东省科技厅入库专家，农业农村部“科创中国”果蔬贮藏物流产业服务团副团长，全国物流标准化技术委员会第三届冷链物流分技术委员会副主任委员，山东省人民政协理论研究会第四届理事会理事。

国家“十二五”以来，连续承担国家重点研发计划项目课题8项；作为首位发明人获发明专利15项；以第一或通讯作者发表SCI和EI收录文章27篇；制定国家标准12项；出版专著4部；获教育部科技进步一等奖、二等奖各1项、省政府科技进步二等奖1项等。立足本职工作，50余件建言被全国政协、中央统战部、民盟中央和省委办公厅采纳，以及获得省委省政府主要领导批示。多次获民盟中央、民盟省委建言献策突出贡献奖； 2024年度山东省政协“履职优秀委员”；2020年获“省直机关最美职工”荣誉称号。